机械原理大纲文档格式.docx
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一、核心知识点
1、机构、机器、构件、零件的定义;
2、机械设计的过程;
3、机械原理学习的方法
二、教学基本要求
【掌握】1、机械设计的过程,机构、机器的定义,机械领域的发展方向等基本知识。
【重点掌握】建立学习机械原理的兴趣。
三、思考与练习
【思考】
机械如何设计出来的
上交作业
参考课件中的安排
备注
第二章机构的结构分析
1、运动链成为机构的条件;
2、机构的组成;
3、杆组的概念;
4、机构运动简图的绘制。
【掌握】1、机构的机构度计算;
2、机构运动简图绘制;
3、杆组的概念与高副低代的概念。
【重点掌握】1、机构的机构度计算;
3、运动副
【了解】运动链的概念等
【练习】
2—12~2—26选作5~10题,要求,做题时,绘出机构简图。
2-13、2-11、2-14、2-20
第三章平面机构的运动分析
1、速度分析的瞬心法;
2、运动分析图解法;
3、运动分析的解析法。
【掌握】1、速度分析的瞬心法;
【重点掌握】1、运动分析的图解法与解析法,图解法包括含哥式加速度和不含哥氏加速度的机构分析。
解析法矩阵法和坐标系法任选一种。
【了解】运动线图的概念等等
3—12~3—29选作5~10题,要求,做题时,尽量按照比例进行绘图,解析发选作一题求解并编制计算机程序即可。
参考课件中的安排,3-1、3-2、3-4、3-8、3-9、3-10
第四章平面机构的动力分析
1、动力分析的图解法;
3、动力分析的解析法。
【掌握】动态静力分析的概念与方法。
【重点掌握】解析法和图解法选一种进行重点掌握。
【了解】质量代换、作用在机械上的力等。
4-8,4-14,4-22,4-23,4-20等选作
4-7、4-8
第五章机械的效率
1、考虑摩擦时运动副的受力分析,2、简单机械的效率计算,3、常用机械的效率分析
【掌握】1、移动副、转动副考虑摩擦时的受力分析2、简单机械的效率计算3、机械组合的效率计算4、自锁的概念与分析。
【了解】考虑摩擦时机构的力学分析。
4-13,4-11,4-15,4-16,5-8,5-6,5-10,5-9,5-12,5-14等选作
参考课件中的安排,4-13、5-12、5-8
第六章机械的平衡
1、机械平衡的目的,2、刚性回转件的动平衡与静平衡,3、机构在机架上的平衡
【掌握】1、刚性回转件的动平衡与静平衡,2、机构在机架上的平衡
【了解】挠性转子的平衡,刚性转子平衡试验机的基本原理
6-5~6-15等选作3~5题
参考课件中的安排,6-5,6-8,6-11
第七章机械的运转机器速度波动的调节
1、机械的真实运动规律,2、机械速度波动的调节
【掌握】1、机械的等效动力学模型,2、机械等效动力学模型的求解,3、机械周期性速度波动与非周期性速度波动的调节。
4、飞轮设计
【了解】作用的机器上的力,机器的自调性,等效动力学模型的解,考虑机械弹性的机械动力学分析初步
7-7,7-8,7-9,选一题,7-11,7-12,7-13选2题,补充:
试求油田三缸单作用泥浆泵的曲柄转速规律。
参考课件中的安排,7-9,7-11,7-10
第八章连杆机构及其设计
1、连杆机构的分类,2、四连杆机构的基本特性,3、四连杆机构设计的图解法,4、连杆机构设计的解析法
【掌握】连杆机构的演化分类与应用,四连杆机构的基本特性,连杆机构设计的基本思想。
【了解】连杆设计的图解法、试验法与解析法,连杆机构杆长确定的优化设计方法,多杆机构。
8-4~8-5选作一题,8-6~8-10选作2题,8-11~8-18选作2题
参考课件中的安排,8-4、8-8、8-17
第九章凸轮机构及其设计
1、凸轮机构的分类,2、凸轮机构从动件常见的运动规律,3、凸轮机构设计的反转原理,4、凸轮机构设计的图解法和解析法,5、凸轮机构基本参数的选择
【掌握】1、凸轮机构的分类,2、凸轮机构从动件常见的运动规律,3、凸轮机构设计的反转原理,4、凸轮机构设计的图解法和解析法,5、凸轮机构基本参数的选择
【了解】高速凸轮设计
9-1~9-5选作一题,9-6~9-7选作1题,9-9~9-14选作2题
参考课件中的安排,9-8、9-11、9-12
第十章齿轮机构及其设计
1、齿轮机构的分类,2、齿廓啮合基本定律,3、渐开线及其性质,4、渐开线标准齿轮,5、渐开线齿轮的啮合传动,6、渐开线齿轮的加工与齿轮的根切及其防止,7、变位齿轮与变位齿轮传动,8、平行轴斜齿圆柱齿轮,9、蜗轮蜗杆和圆锥齿轮
【掌握】1、齿轮传动的特点与分类,2、齿廓啮合基本定律,3、渐开线及其性质,4、渐开线标准齿轮及其尺寸计算,5、渐开线齿轮的啮合传动原理(分齿条件、重合度、正确安装条件、齿廓啮合过程),6、渐开线齿轮的加工与齿轮的根切及其防止,7、平行轴斜齿圆柱齿轮
【了解】1、变位齿轮与变位齿轮传动,2、蜗轮蜗杆和圆锥齿轮,3、其他常用齿廓
10-19~10-40选作10题以上。
参考课件中的安排,10-19、10-20、10-24、10-25、10-26、10-28、10-29、10-30、10-34、10-35、10-37
第十一章齿轮系及其设计
1、齿轮系的分类,2、定轴轮系的传动比计算,3、基本的周转轮系的传动比计算,4、复合轮系的传动比计算,5、轮系的功用,6、轮系的设计
【掌握】复合轮系的传动力计算
【了解】1、齿轮系的分类,2、轮系的功用,3、轮系的设计
11-11~11-13,选作1题,11-14~11-6选作1题,11-17~11-21选作2题以上。
,11-22后选作1题
参考课件中的安排,11-14、11-16、11-17、11-19、11-21、11-23、11-28
第十二章其他常用机构
1、了解间歇运动机构,2、了解其他常用机构,3、了解机构的组合与组合机构
【掌握】间歇运动机构、万向联轴节
【了解】其他类型的机构的特点
选作1-3题
参考课件中的安排,12-4、12-6、12-11、12-15
第十三章工业机器人简介
不做必学内容,请参考有关专著
第十四章机械系统设计
作为开阔知识面,了解机械系统设计的过程,运动循环图等
编者:
綦耀光
作业
第二章作业题
2-13、图示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴心A转动,与外环2固连在一路的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。
当偏心轮1按图示方向持续回转时,可将设备中的空气吸入,并将空气从阀5中排出,从而形成真空。
试绘制其机构运动简图,并计算其自由度。
题2-13图
2-11、图示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是:
动力由齿轮1输入,使轴A持续回转;
而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构,将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图,分析其是不是能实现设计用意,并提出修改方案。
题2-11图
2-14、图示是高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节结构。
该结构能维持人行走的稳固性。
假设以胫骨1为机假,试绘制其机构运动简图,计算其自由度,并作出大腿弯曲时的机构运动简图。
题2-14图
2-20、试绘制图示凸轮驱动式四缸活塞空气紧缩机的机构运动简图,并计算其机构的自由度(图中凸轮1为原动件,当其转动时,别离推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子,使活塞在相应的气缸内往复运动。
图中四个连杆的长度相等,即
)
题2-20图
第三章作业题
3-1、何谓速度瞬心?
相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?
3-2、何谓三心定理?
何种情形下的瞬心需要用三心定理来确信?
3-4、在图示的齿轮—连杆组合机构中,试用瞬心法求齿轮1与3的传动比
题3-4图
3-8、图示的各类机构中,设已知各构件的尺寸及B点的速度
,试作出其在图示位置时的速度多变形。
题3-8图
3-9、既然机构中各构件与其速度图和加速度图之间均存在影像关系,因此整个机构与其速度图和加速度图之间也存在影像关系,对吗?
依照对题3-8的演算,你的结论是什么?
3-10、当用速度瞬心法和用速度影像法求统一构件,如四杆机构连杆上任一点的速度时,它们的求解条件有何不同?
各有何特点?
第四章作业题
4-7、机械效益
是衡量机构力放大程度的一个重要指标。
其概念为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力(力矩)与输入力(力矩)之比值,即
。
试求图示各机构的机械效益,图a所示为一铆钉机,图b为一小型压力机,图c为一剪子机。
(计算中所需各尺寸从图中量取。
题4-7图
4-8、在图示的曲柄滑块机构中,设已知
(为常数),活塞及其附件的重量
,连杆重量
,
,连杆质心S2至曲柄销B的距离
试确信在图示位置时活塞的惯性力和连杆的总惯性力。
题4-8图
第五章作业题
4-13、图示为一曲柄滑块机构的三个位置,F为作用在活塞上的力,转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆。
试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作使劲的真实方向(构件重量及惯性力略去不计)。
题4-13图
5-12、图示为一提升装置,6为被提升的重物,设各接触面间的摩擦系数为f(不计铰链中的摩擦),为了能靠得住提起重物,试确信连杆2(3、4)杆长的取值范围。
题5-12图
5-8、图a所示为一焊接用的楔形夹具。
利用那个夹具把两块要焊接的工件1及1'预先夹妥,以便焊接。
图中2为夹具体,3为楔块。
试确信其自锁条件(即当夹紧后,楔块3可不能自动松脱出来的条件)。
图b为一颚式破碎机,在破碎矿石时要求矿石不致被向上挤出,试问α角应知足什么条件?
经分析可得出什么结论?
题5-8图
第六章作业题
6-5、图示为一钢制圆盘,盘厚b=50mm。
位置Ⅰ处有一直径φ=50mm的通孔,位置Ⅱ处有一质量m2=0.5kg的重块。
为了使圆盘平稳,拟在圆盘上r=200mm处制一通孔,试求此孔的直径与位置。
(钢的密度ρ=7.8g/cm3。
题6-5图
6-8、图示为一滚筒,在轴上装有带轮。
现已测知带轮有一偏心质量m1=1kg。
另外,依照该滚筒的结构,知其具有两个偏心质量m2=3kg,m3=4kg,各偏心质量的方位如下图(长度单位为mm)。
假设将平稳基面选在滚筒的两头面上,两平稳基面中平稳质量的回转半径均取为400mm,试求两平稳质量的大小及方位。
假设将平稳基面Ⅱ改选在带轮宽度的中截面上,其他条件不变,两平稳质量的大小及方位作何改变?
题6-8图
6-11、有一中型电机转子其质量为m=50kg,转速n=3000r/min,已测得其不平稳质径积mr=300g·
mm,试问其是不是知足平稳精度要求?
第七章作业题
7-9、已知某机械稳固运转时主轴的角速度
,机械的等效转动惯量
,制动器的最大制动力矩
(制动器与机械主轴直接相连,并取主轴为等效构件)。
要求制动时刻不超过3s,试查验该制动器是不是能知足工作要求。
7-11、在图示的刨床机构中,已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率别离为P1=和P2=3677W,曲柄的平均转速n=100r/min,空程曲柄的转角为
当机构的运转不均匀系数
时,试确信电动机所需的平均功率,并别离计算在以下两种情形中的飞轮转动惯量JF(略去各构件的重量和转动惯量):
1)飞轮装在曲柄轴上;
2)飞轮装在电动机轴上,电动机的额定转速nn=1440r/min。
电动机通过减速器驱动曲柄,为简化计算,减速器的转动惯量忽略不计。
题7-11图
7-10、设有一由电动机驱动的机械系统,以主轴为等效构件时,作用于其上的等效驱动力矩
,等效阻抗力矩
,等效转动惯量
,主轴的初始角速度
试确信运转进程中角速度
与角加速度
随时刻的转变关系。
第八章作业题
8-4、图a为偏心轮式容积泵;
图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。
试绘出两种泵的机构运动简图,并说明它们为何种四杆机构,什么缘故?
题8-4图
8-八、图示铰链四杆机构中,各杆的长度为
=28mm,
=52mm,
=50mm,
=72mm,试求:
1)当取杆4为机架时,该机构的极位夹角
、杆3的最大摆角
、最小传动角
和行程速度转变系数
;
2)当取杆1为机架时,将演化成何种类型的机构?
什么缘故?
并说明这时C、D两个转动副是周转副仍是摆转副;
3)当取杆3为机架时,又将演化成何种机构?
这时A、B两个转动副是不是仍为周转副?
题8-8图
8-17图示为某仪表中采纳的摇杆滑块机构,假设已知滑块和摇杆的对应位置为
=36mm,
=8mm,
=9mm,
,摇杆的第Ⅱ位置在铅垂方向上。
滑块上铰链点取在B点,偏距e=28mm。
试确信曲柄和连杆长度。
题8-17图
第九章作业题
9-八、在图示凸轮机构中,圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。
当凸轮从图示位置逆时针转过90°
时,试用图解法标出:
1)推杆在凸轮上的接触点;
2)摆杆位移角的大小;
3)凸轮机构的压力角。
题9-8图
9-1一、试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构,滚子半径rr=10mm,凸轮以等角速度逆时针回转。
凸轮转角δ=0°
~120°
时,推杆等速上升20mm;
δ=120°
~180°
时,推杆远停止;
δ=180°
~270°
时,推杆等加速等减速下降20mm;
δ=270°
~360°
时,推杆近停止。
要求推程的最大压力角αmax≤30°
,试选取适合的基圆半径,并绘制凸轮的廓线。
问此凸轮结构是不是有缺点,应如何补救。
9-12、试设计一个对心平底直动推杆盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。
设已知凸轮基圆半径r0=30mm,推杆平底与导轨的中心线垂直,凸轮顺时针方向等速转动。
当凸轮转过120°
时推杆以余弦加速度运动上升20mm,再转过150°
时,推杆又以余弦加速度运动回到原位,凸轮转过其余90°
时,推杆静止不动。
问这种凸轮机构压力角的转变规律如何?
是不是存在自锁问题?
假设有,应如何幸免?
第十章作业题
10-1九、什么缘故要计算锥齿轮的分锥角、顶锥角和根锥角?
如何计算直齿锥齿轮的顶锥角?
10-20、图示中的C、C'、C''为由同一基圆上所生成的几条渐开线。
试证明其任意两条渐开线(不论是同向的仍是反向的)沿公法线方向对应两点之间的距离处处相等。
题10-20图
10-24、测量齿轮的公法线长度是查验齿轮精度的经常使用方式之一。
试推导渐开线标准齿轮公法线长度的计算公式
式中,k为跨齿数,其计算公式为
并分析:
测量齿轮的公法线长度时利用了渐开线的哪些特点?
跨测齿数k需要圆整为整数,跨测齿数圆整后对公法线长度测量会带来哪些阻碍?
提示:
假设卡尺的卡脚与齿廓的切点a、b恰好在分度圆上,如下图。
题10-24图
10-2五、在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮,发觉该齿轮已经损坏,需要重做一个齿轮改换,试确信那个齿轮的模数。
经测量,其压力角α=20°
,齿数z=40,齿顶圆直径da=83.82mm①,跨5齿的公法线长度L5=27.512mm,跨6齿的公法线长度L6=33.426mm。
①齿轮的齿顶圆直径da通常都有较大的负误差。
10-2六、已知一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动的模数m=5mm,压力角a=20°
,中心矩α=350mm,传动比i12=9/5,试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径和分度圆上的齿厚和齿槽宽。
10-2八、已知一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的α=20°
、m=5mm、z1=19、z2=42,试求其重合度εa。
问当有一对轮齿在节点P处啮合时,是不是还有其他轮齿也处于啮合状态;
又当一对轮齿在B1点处啮合时,情形又如何?
(参看图10-12。
图10-12
10-2九、设有一对外啮合齿轮的z1=30,z2=40,m=20mm,α=20°
,ha*=1。
试求当a'=725mm时,两轮的啮合角α'。
又当啮合角α'=22°
30'时,试求其中心距a'。
10-30、已知一对外啮合变位齿轮传动的z1=z2=12,m=10mm,α=20°
,ha*=1,a'=130mm,试设计这对齿轮(取x1=x2)。
10-34、设已知一对斜齿轮传动的z1=20,z2=40,mn=8mm,β=15°
(初选值),B=30mm,han*=1。
试求a(应圆整,并精准重算β)、εγ及zv1、及zv2。
10-3五、为减小齿轮传动的尺寸和重量,近来提出一种渐开线少齿数传动,其小齿轮的齿数可少到2~3个齿。
试问要设计这种传动应注意哪些问题,如何解决?
10-37、已知一对直齿锥齿轮的z1=15,z2=30,m=5mm,ha*=1,∑=90°
,试确信这对锥齿轮的几何尺寸(按表10-7)。
第十一章作业题
11-14、图示为一装配用电动螺丝刀的传动简图。
已知各轮齿数为z1=z4=7,z3=z6=39。
假设n1=3000r/min,试求螺丝刀的转速。
题11-14图
11-1六、如图a、b所示为两个不同结构的锥齿轮周转轮系,已知z1=20,z2=24,z2'=30,z3=40,n1=200r/min,n3=-100r/min。
求两轮系的nH等于多少?
题11-16图
11-17、在图示的电动三爪卡盘传动轮系中,设已知各轮齿数为z1=6,z2=z2'=25,z3=57,z4=56。
试求传动比i14。
在解题前应先试探以下问题:
图示轮系为何种轮系,其自由度F等于多少?
要求这种轮系的传动比i14,至少必需列出几个计算式?
题11-17图
11-1九、图示为纺织机中的差动轮系,设z1=30,z2=25,z3=z4=24,z5=18,z6=121,n1=48~200r/min,nH=316r/min。
,求n6等于多少?
题11-19图
11-2一、在图示轮系中,设各轮的模数均相同,且为标准传动,假设已知z1=z2'=z3'=z6'=20,z2=z4=z6=z7=40,试问:
1)当把齿轮1作为原动件时,该机构是不是具有确信的运动?
2)齿轮3、5的齿数应如何确信?
3)当n1=980r/min时,n3及n5各为多少?
题11-21图
11-23、现需设计一个2K-H型行星减速器,要求减速比i≈,设行星轮数k=4,并采纳标准齿轮传动,试确信各齿轮的齿数。
第十二章作业题
12-4、当电钟电压不足时,什么缘故步进式电钟的秒针只在原地震荡,而不能作整周回转?
12-六、什么缘故槽轮机构的运动系数k不能大于1?
12-1一、擒纵机构也是一种间歇运动机构,应用这种机构的要紧目的是什么?
你能利用擒纵机构设计一种高楼失火自救器吗?
12-15、某机床分度机构中的双万向联轴器,在设备检修时,被误装成如下图的形式。
试求其从动轴3的角速度转变范围,并说明应如何更正。
题12-15图